Подробное Описание
Что такое подводный кабель со взаимозамкнутой бронёй?
Подводный кабель со взаимозамкнутой бронёй — это подводный силовой или волоконно-оптический кабель, защищённый винтовой металлической ленточной бронёй с механическим зацеплением — каждый виток металлической ленты зацепляется за предыдущий, образуя непрерывную гибкую защитную трубу вокруг сердечника кабеля. Броня служит основной защитой кабеля от механических угроз морского дна:
- Удары якорей и касание грунта судном — якорь судна, падающий на подводный кабель или волочащийся по нему, является самой крупной причиной отказов подводных кабелей в мире. Взаимозамкнутая броня поглощает и распределяет ударную и режущую нагрузку
- Рыболовные снасти (тралы и драги) — донные тралы могут зацепить и перерезать незащищённые подводные кабели. Взаимозамкнутая броня обеспечивает твёрдую гладкую поверхность, по которой траловые доски и цепи скользят, а не цепляются
- Истирание о морское дно — кабели, проложенные на дне в зонах подвижных отложений (песчаные волны, приливный размыв), испытывают постоянное истирание при перемещении осадка. Броня защищает расположенные ниже ПЭ-оболочку и сердечник кабеля
- Отсыпка камня и обратная засыпка — при заглублении кабеля поверх него укладывается сортированный камень или гравий для дополнительной защиты. Взаимозамкнутая броня выдерживает ударную нагрузку при отсыпке камня без деформации сердечника кабеля
Взаимозамкнутая броня против брони из стальной проволоки против отсутствия брони
| Тип брони | Механическая защита | Вес | Гибкость | Потери на переменном токе | Коррозия в морской воде |
|---|---|---|---|---|---|
| Взаимозамкнутая лента (Al) | Хорошая — распределяет точечные нагрузки; противостоит резанию и истиранию | Лёгкий — Al при 2,7 г/см³ | Хорошая — взаимозамкнутые соединения допускают изгиб | Низкие — лента не образует замкнутых кольцевых контуров | Отличная — Al пассивируется в морской воде |
| Взаимозамкнутая лента (сталь) | Отличная — прочность выше, чем у Al | Умеренный — сталь при 7,8 г/см³ | Хорошая | Умеренные — у стали выше электрическое сопротивление, чем у Al, меньше опасений вихревых токов | Требуется оцинковка и катодная защита |
| Броня из стальной проволоки (SWA) | Отличная — отдельные проволоки обеспечивают высокую прочность на растяжение и ударную стойкость | Тяжёлый — стальные проволоки при 7,8 г/см³ | Плохая — жёсткая; большой минимальный радиус изгиба | Высокие для однофазного переменного тока — отдельные проволоки образуют замкнутые контуры, порождающие вихревые токи и нагрев | Требуется оцинковка и катодная защита |
| Без брони | Нет — кабель полагается только на ПЭ-оболочку для механической защиты | Самый лёгкий | Отличная | Самые низкие — нет металлической брони | Неприменимо — ПЭ-оболочка инертна |
Для подводных силовых кабелей переменного тока предпочтительна взаимозамкнутая алюминиевая броня: она обеспечивает механическую защиту без вихревого нагрева, из-за которого броня из стальной проволоки проблематична на однофазных кабелях переменного тока. Для подводных силовых кабелей постоянного тока и волоконно-оптических кабелей — где вихревые токи не представляют проблемы — выбор между взаимозамкнутой лентой и бронёй из стальной проволоки определяется требуемой механической защитой и методом прокладки.
Прокладка подводного кабеля — как броня работает при укладке и заглублении
Механическая функция брони наиболее критична при прокладке кабеля, когда кабель испытывает максимальные растягивающие и изгибающие нагрузки:
- Прокладка кабеля с судна: кабель сматывается с вращающейся карусели или барабана на прокладочном судне, проходит через кормовой шкив или колесо (которое задаёт минимальный динамический радиус изгиба — обычно 20 × наружного диаметра кабеля) и опускается на морское дно. Натяжение на судне контролируется для поддержания безопасной катенарии и недопущения превышения расчётного тяжения при прокладке
- Касание морского дна: когда кабель приближается ко дну, точка касания перемещается вместе с судном. Кабель должен выдерживать повторные изгибы при переходе из водяного столба на дно. Гибкость взаимозамкнутой брони снижает деформацию изгиба в этой точке по сравнению с бронёй из стальной проволоки
- Заглубление в траншею и размыв грунта: подводный РОВ для траншейных работ или буксируемые салазки с размывом следуют за кабелем, разжижая донные отложения и позволяя кабелю опуститься в траншею. Броня защищает кабель от струй размыва и от камней или мусора в отложениях
- Горизонтальное направленное бурение (HDD): для подходов к берегу, где кабель должен проходить под пляжем, морской стеной или экологически чувствительной зоной, кабель протягивается через предварительно пробурённую скважину. Гладкая поверхность взаимозамкнутой брони снижает трение при протяжке по сравнению с неровной поверхностью брони из стальной проволоки
Анализ применения: где используются подводные кабели со взаимозамкнутой бронёй
- Электроснабжение островов и удалённых сообществ: подводный кабель 10–36 кВ от материковой сети до островного сообщества — обычно длиной 5–30 км, проложенный по дну на глубине 20–200 м, с взаимозамкнутой алюминиевой бронёй и наружной оболочкой HDPE
- Экспортный кабель морской ветряной электростанции: кабель 33–66 кВ или 132–220 кВ, передающий мощность от морской подстанции к точке подключения к береговой сети — подводный участок (от морской подстанции до выхода на берег) бронируется для морской среды
- Межтурбинные кабели между ветряными турбинами: кабели 33–66 кВ, соединяющие отдельные ветряные турбины в линии с морской подстанцией — меньшие длины (0,5–2 км на участок), но высокое требование механической защиты из-за динамичной среды морского дна на мелководье с сильными приливными течениями
- Подводные волоконно-оптические линии связи: межостровные и прибрежные волоконно-оптические кабели — более лёгкая конструкция (без силовых жил, меньший наружный диаметр), но всё ещё требующая брони для защиты от рыболовных снастей и ударов якорей на мелководье
- Кабели пересечения рек и гаваней: короткие бронированные участки (0,2–2 км), прокладываемые под судоходными реками, входами в гавани и судоходными каналами — требование механической защиты обусловлено риском повреждения якорями и дноуглубительными работами в этих зонах с интенсивным движением
Почему стоит выбрать Yichi для подводных кабелей со взаимозамкнутой бронёй
- Индивидуальная конструкция брони для вашей конкретной среды морского дна: материал ленты брони (алюминий, медь или сталь), толщина и геометрия зацепления проектируются с учётом глубины воды, типа дна (скала, песок, ил) и оценки рисков (рыболовная активность, зоны якорных стоянок) на вашем конкретном маршруте кабеля
- Алюминиевая взаимозамкнутая броня для силовых кабелей переменного тока — без штрафа за вихревые токи: алюминиевая взаимозамкнутая броня Yichi является рекомендуемым выбором для однофазных подводных силовых кабелей переменного тока. Открытая винтовая лента не образует замкнутых кольцевых электрических контуров, сводя к минимуму потери от брони, которые с бронёй из стальной проволоки могут добавлять 5–15% к общим потерям кабеля
- Оболочка HDPE, рассчитанная на десятилетия службы на морском дне: полиэтилен высокой плотности с техническим углеродом и УФ-стабилизатором — тот же материал, который используется для оболочек подводных кабелей во всём мире. Устойчив к водным триингам, поражению морскими сверлящими организмами и истиранию подвижными отложениями
- Полная программа типовых испытаний по IEC 60502 и стандартам ITU-T: типовые испытания подводного кабеля — включая механические (растяжение, изгиб, кручение), электрические (частичные разряды, высоковольтная прочность, импульсные испытания) и экологические (водопроницаемость, старение) — проводятся на репрезентативном образце каждой конструкции
- Производство и поддержка проекта от проектирования кабеля до прокладки: Yichi предоставляет инженерную поддержку маршрута кабеля (расчёт тяжения при прокладке, проверка радиуса изгиба, оценка заглубления) наряду с производством кабеля — единая точка ответственности за кабельную систему